(57)【要約】【課題】電極パッドの腐食を抑制することが可能な固体撮像素子の製造方法を提供する。【解決手段】固体撮像素子２００の電極パッド１０３を形成する際に、ダミー電極パッド１０９を併せて形成しておき、電極パッド１０３及びダミー電極パッド１０９それぞれのパッド開口を同時に開けていく。これにより、パッド開口形成時や、カラーフィルタやマイクロレンズの形成時において、電極パッドの露出面の半導体基板１０１全体に占める割合が、ダミー電極パッド１０９の露出面積分増加する。このため、エッチングガス又はエッチング液、及び現像液等によって１つの電極パッド表面に働く電池効果は弱くなり、電極パッド１０３の腐食が抑制される。【選択図】図１
2006269592.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に形成された固体撮像素子部と電極パッドとを含む固体撮像素子の製造方法であって、
前記半導体基板の前記固体撮像素子部を除く領域のうち、前記電極パッドを形成すべき領域である第１の領域と前記第１の領域を除く領域の一部である第２の領域とに、パターニングされた前記電極パッドを構成する電極パッド材料を形成する第１の工程と、
前記固体撮像素子部の形成過程において前記電極パッド材料上方に形成される膜に開口を形成して前記電極パッド材料の表面を露出させる第２の工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第２の領域に形成する電極パッド材料の少なくとも一部と前記半導体基板とを接続するための配線を形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第２の領域を、前記固体撮像素子の形成されるチップ内に設定する固体撮像素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記第２の領域を、前記固体撮像素子の形成されるチップ外に設定する固体撮像素子の製造方法。
【請求項５】
半導体基板に形成された固体撮像素子部と前記固体撮像素子部に沿って配列された電極パッドとを含む固体撮像素子の製造方法であって、
前記半導体基板の前記固体撮像素子部を除く領域の所定位置に、パターニングされた前記電極パッドを構成する電極パッド材料を形成する第１の工程と、
前記固体撮像素子部の形成過程において前記電極パッド材料上方に形成される膜に開口を形成して前記電極パッド材料の表面を露出させる第２の工程とを含み、
前記露光工程で露出する前記電極パッド材料の露出面のうち同一の方向に配列される露出面の前記方向の長さが前記方向に直交する方向の長さよりも長くなるように、前記電極パッドの大きさ及び前記開口の大きさを設定する固体撮像素子の製造方法。
【請求項６】
半導体基板に形成された固体撮像素子部と電極パッドとを含む固体撮像素子であって、
前記固体撮像素子部を除くチップ領域のうち、前記電極パッドが形成される領域を除く領域の一部に、前記電極パッドと同一材料の膜と、前記膜上方に形成された開口とを備える固体撮像素子。
【請求項７】
請求項６記載の固体撮像素子であって、
前記膜は、前記電極パッドと同一面上に形成されている固体撮像素子。
【請求項８】
請求項６又は７記載の固体撮像素子であって、
前記膜の少なくとも一部は、前記半導体基板に接続されている固体撮像素子。
【請求項９】
半導体基板に形成された固体撮像素子部と前記固体撮像素子部に沿って配列された電極パッドとを含む固体撮像素子であって、
同一の方向に配列される前記電極パッドのパッド開口の前記方向の長さが前記方向に直交する方向の長さよりも長い固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板に形成された固体撮像素子部と電極パッドとを含む固体撮像素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、固体撮像素子（例えばＣＣＤ型の固体撮像素子）は、多数の光電変換素子、該光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直転送部、垂直転送部から転送されてきた電荷を水平方向に転送する水平転送部、水平転送部から転送されてきた電荷に応じた信号を出力する出力アンプ部、カラーフィルタ、及びマイクロレンズ等を含む固体撮像素子部と電極パッド部が、半導体基板の１チップ上に形成された構成となっている。
【０００３】
このような構成の固体撮像素子は、次のような工程で製造される。
図６は、従来のＣＣＤ型固体撮像素子の製造工程を説明するための断面模式図である。図６には、固体撮像素子部と電極パッド部とを併せて図示している。
半導体基板１０１上に２層構造又は単層構造の電荷転送電極１０４を形成し、その上に半導体基板１０１内に形成される光電変換素子以外を遮光する遮光膜を形成し、その上に絶縁膜を形成した後、その絶縁膜の上に電極パッドを構成する電極パッド材料を成膜し、パターニングを行って所定の位置に電極パッド１０３を形成する。そして、その上にパッシベーション膜を形成して平坦化し、電極パッド１０３上のパッシベーション膜を選択的にエッチング除去して開口を形成し、電極パッド１０３を露出させる（図６（ａ））。この開口を形成する際、電極パッド１０３の表面にはエッチングガス又はエッチング液によって電池効果が働き、その表面は腐食する。尚、図６の符号１０２で示す部分は、遮光膜の上の絶縁膜とパッシベーション膜とを併せたものである。
【０００４】
次に、パッシベーション膜上に平坦化膜１０５を成膜し、電極パッド１０３上の平坦化膜１０５を選択的にエッチング除去して開口を形成し、電極パッド１０３を露出させる（図６（ｂ））。このときも、開口を形成する際、電極パッド１０３の表面には電池効果が働き、その表面は腐食する。
【０００５】
次に、フォトリソグラフィによって所定パターンのカラーフィルタ１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂを形成する（図６（ｃ））。このとき、電極パッド１０３の表面は、フォトリソグラフィで用いられる現像液に計３回触れることになる。このため、電極パッド１０３の表面が現像液に触れる度に、電極パッド１０３の表面には電池効果が働き、その表面は腐食する。
【０００６】
次に、平坦化膜１０７を成膜し、電極パッド１０３上の平坦化膜１０７を選択的にエッチング除去して開口を形成し、電極パッド１０３を露出させる（図６（ｄ））。このときも、開口を形成する際、電極パッド１０３の表面には電池効果が働き、その表面は腐食する。
【０００７】
次に、マイクロレンズ材料を成膜してパターニングし、パターニングしたマイクロレンズ材料をリフロー及び硬化させて、所望の形状のマイクロレンズ１０８を形成する（図６（ｅ））。このときも、マイクロレンズ材料のパターニング時に、電極パッド１０３の表面は現像液に触れるため、電極パッド１０３の表面には電池効果が働き、その表面は腐食する。
【０００８】
以上のような工程により、固体撮像素子部と、電極パッド１０３とその上方に形成された開口Ｋとを含む電極パッド部とを半導体基板１０１上に形成した図６（ｅ）に示すような固体撮像素子が製造される。
【０００９】
電極パッドについて記載された文献としては、例えば特許文献１がある。
【００１０】
【特許文献１】特開平７−３１２４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、電極パッドは、その上方に形成される膜に開口を開ける際や、カラーフィルタ及びマイクロレンズを形成する際等に電池効果が働き、その表面が腐食してしまう。電極パッドの表面が腐食してしまうと、ワイヤーボンディング後のシェア強度や合金化率が低下してしまう。固体撮像素子の場合は、電極パッド上方に形成される膜の数が多いと共に、カラーフィルタ及びマイクロレンズを形成する工程が必要なため、一般の半導体素子に比べると、電極パッドの腐食の度合いは大きく、この腐食を抑制することが強く望まれている。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、電極パッドの腐食を抑制することが可能な固体撮像素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板に形成された固体撮像素子部と電極パッドとを含む固体撮像素子の製造方法であって、前記半導体基板の前記固体撮像素子部を除く領域のうち、前記電極パッドを形成すべき領域である第１の領域と前記第１の領域を除く領域の一部である第２の領域とに、パターニングされた前記電極パッドを構成する電極パッド材料を形成する第１の工程と、前記固体撮像素子部の形成過程において前記電極パッド材料上方に形成される膜に開口を形成して前記電極パッド材料の表面を露出させる第２の工程とを含む。
【００１４】
この方法によれば、固体撮像素子部の形成過程において電極パッド材料が受ける腐食の影響を、第１の領域にある電極パッド材料と第２の領域にある電極パッド材料とによって分散させることができる。この結果、第２の領域にある電極パッド材料がない場合に比べて、第１の領域にある電極パッド材料が受ける腐食の影響が軽減されるため、電極パッドのワイヤーボンディング後のシェア強度や合金化率の低下を防ぐことができる。
【００１５】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記第２の領域に形成する電極パッド材料の少なくとも一部と、前記半導体基板とを接続するための配線を形成する工程を含む。
【００１６】
この方法によれば、半導体基板と接続された第２の領域にある電極パッド材料は腐食の影響をより受けるため、固体撮像素子部の形成過程において第１の領域にある電極パッド材料に与える腐食の影響をより軽減させることができる。
【００１７】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記第２の領域を、前記固体撮像素子の形成されるチップ内に設定する。
【００１８】
この方法によれば、第１の領域にある電極パッド材料と第２の領域にある電極パッド材料とを近づけることができるため、第１の領域にある電極パッド材料に与える腐食の影響をより効果的に軽減させることができる。
【００１９】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記第２の領域を、前記固体撮像素子の形成されるチップ外に設定する。
【００２０】
この方法によれば、固体撮像素子の形成されるチップ内に第２の領域のスペースを確保する必要がないため、設計が容易となる。
【００２１】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板に形成された固体撮像素子部と前記固体撮像素子部に沿って配列された電極パッドとを含む固体撮像素子の製造方法であって、前記半導体基板の前記固体撮像素子部を除く領域の所定位置に、パターニングされた前記電極パッドを構成する電極パッド材料を形成する第１の工程と、前記固体撮像素子部の形成過程において前記電極パッド材料上方に形成される膜に開口を形成して前記電極パッド材料の表面を露出させる第２の工程とを含み、前記露光工程で露出する前記電極パッド材料の露出面のうち同一の方向に配列される露出面の前記方向の長さが前記方向に直交する方向の長さよりも長くなるように、前記電極パッドの大きさ及び前記開口の大きさを設定する。
【００２２】
この方法によれば、電極パッドの露出面積を大きくすることが可能なため、固体撮像素子部の形成過程において各電極パッドが受ける腐食の影響を軽減させることができ、電極パッドのワイヤーボンディング後のシェア強度や合金化率の低下を防ぐことができる。
【００２３】
本発明の固体撮像素子は、半導体基板に形成された固体撮像素子部と電極パッドとを含む固体撮像素子であって、前記固体撮像素子部を除くチップ領域のうち、前記電極パッドが形成される領域を除く領域の一部に、前記電極パッドと同一材料の膜と、前記膜上方に形成された開口とを備える。
【００２４】
本発明の固体撮像素子は、前記膜が前記電極パッドと同一面上に形成されている。
【００２５】
本発明の固体撮像素子は、前記膜の少なくとも一部が前記半導体基板に接続されている。
【００２６】
本発明の固体撮像素子は、半導体基板に形成された固体撮像素子部と前記固体撮像素子部に沿って配列された電極パッドとを含む固体撮像素子であって、同一の方向に配列される前記電極パッドのパッド開口の前記方向の長さが前記方向に直交する方向の長さよりも長い。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、電極パッドの腐食を抑制することが可能な固体撮像素子の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２９】
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子の概略構成を模式的に示す平面図である。図２は、図１に示す固体撮像素子の固体撮像素子部と電極パッド部とを併せて図示した断面模式図であり、（ａ）は後にワイヤーボンディングされる電極パッドが形成される電極パッド部と固体撮像素子部との断面を併せて示す図、（ｂ）は後にワイヤーボンディングされない電極パッドであるダミー電極パッドが形成される電極パッドと固体撮像素子部との断面を併せて示す図である。図２において図６と同じ構成には同一符号を付してある。
【００３０】
図１に示すように、固体撮像素子２００は、半導体基板１０１上に形成された固体撮像素子部１００と、半導体基板１０１上の固体撮像素子部１００を除く領域の所定位置に形成された電極パッド１０３（ボンディングパッドやＴＥＧパッド）と、半導体基板１０１上の固体撮像素子部１００を除く領域のうち、電極パッド１０３が形成される領域を除く領域の一部に形成されたダミー電極パッド１０９とを備える。本実施形態で言う領域とは、固体撮像素子２００を上から見たとき（図１に示す平面図）において見える範囲のことである。
【００３１】
固体撮像素子部１００は、多数の光電変換素子、該光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直転送部、垂直転送部から転送されてきた電荷を水平方向に転送する水平転送部、水平転送部から転送されてきた電荷に応じた信号を出力する出力アンプ部、カラーフィルタ、及びマイクロレンズ等を含む。尚、固体撮像素子２００がＭＯＳ型の場合は、垂直転送部、水平転送部、及び出力アンプ部の代わりに、ＭＯＳ回路が含まれる。
【００３２】
電極パッド１０３とダミー電極パッド１０９は、従来の電極パッドと同様のプロセスによって形成することができる。
つまり、半導体基板１０１上に２層構造又は単層構造の電荷転送電極１０４を形成し、その上に半導体基板１０１内に形成される光電変換素子以外を遮光する遮光膜を形成し、その上に絶縁膜を形成した後、その絶縁膜の上に電極パッドを構成する電極パッド材料（例えばアルミニウム又はアルミニウム合金）を成膜し、電極パッド１０３を形成すべき領域である第１の領域と、ダミー電極パッド１０９を形成すべき領域である第２の領域とに電極パッド材料が残るようにパターニングを行って、第１の領域と第２の領域に、パターニングされた電極パッド材料を形成する。これにより、第１の領域に形成された電極パッド材料が電極パッド１０３となり、第２の領域に形成された電極パッド材料がダミー電極パッド１０９となる。
【００３３】
電極パッド１０３とダミー電極パッド１０９を形成した後は、電極パッド１０３とダミー電極パッド１０９の上にパッシベーション膜、平坦化膜１０５、平坦化膜１０７を形成する度に、電極パッド１０３上及びダミー電極パッド１０９上にある膜を選択的にエッチング除去して開口ｋを形成していくことで、図２に示すような固体撮像素子を製造する。尚、開口ｋは、図２の例では、電極パッド１０３やダミー電極パッド１０９と同じ大きさになっているが、電極パッド１０３や電極パッド１０９より小さくしても良い。又、本実施形態では、電極パッド１０３とダミー電極パッド１０９の形状を正方形とし、開口ｋの形状を正方形とした。
【００３４】
このように、電極パッド１０３を形成する際に、ダミー電極パッド１０９を併せて形成しておき、電極パッド１０３及びダミー電極パッド１０９それぞれのパッド開口を同時に開けていくことにより、パッシベーション膜、平坦化膜１０５、及び平坦化膜１０７のエッチング時や、カラーフィルタやマイクロレンズの形成時において、電極パッドの露出面の半導体基板１０１全体に占める割合が、ダミー電極パッド１０９の露出面積分増加する。このため、エッチングガス又はエッチング液、及び現像液等によって１つの電極パッド表面に働く電池効果は弱くなり、電極パッド１０３の腐食を抑制することができる。したがって、電極パッド１０３のワイヤーボンディング後のシェア強度や合金化率を向上させることができ、ワイヤーボンディング不良を防ぐことができる。
【００３５】
尚、ダミー電極パッド１０９は、使用しない電極パッドであるため、その大きさや開口の形状及び大きさは特に制限はなく、電極パッド１０３やその他の配線とショートしない範囲で、できるだけ大きくすることが好ましい。ダミー電極パッド１０９の露出面積を大きくすることで、電極パッド１０３の腐食をより効果的に抑制することができる。
【００３６】
又、本実施形態では、電極パッド１０３とダミー電極パッド１０９とを同時に形成しているが、別々に形成しても良い。例えば、ダミー電極パッド１０９は、電極パッド１０３上に形成されるパッシベーション膜の上に形成しておき、その上に平坦化膜１０５や平坦化膜１０７を形成する度に、電極パッド１０３上及びダミー電極パッド１０９上にある膜を選択的にエッチング除去して開口ｋを形成していくようにしても良い。このようにした場合は、電極パッド１０３上のパッシベーション膜に開口を形成するときの電極パッド１０３の腐食抑制効果は得られないが、それ以降の開口形成時やカラーフィルタ及びマイクロレンズ形成時における電極パッド１０３の腐食抑制効果は十分に得ることができる。
【００３７】
又、電池効果は、接地されている電極パッドにおいて特に強くなることが分かっている。このため、ダミー電極パッド１０９の少なくとも一部を半導体基板１０１に接続しておくことで、ダミー電極パッド１０９に電池効果を強く働かせることができ、この結果、電極パッド１０３に働く電池効果を弱くすることができ、腐食をより抑制することが可能となる。
【００３８】
固体撮像素子２００の電極パッド１０３の中には、電源用の電極パッドが含まれている。一般に、この電源用の電極パッド１０３は、例えば図３に示すように、配線１１０を介して固体撮像素子部１００内の出力アンプ部に含まれるアンプ回路１１１に接続されると共に、アンプ回路１１１の近傍に設けられたコンタクト部１１２を介して半導体基板１０１に接続されている。このため、ダミー電極パッド１０９と半導体基板１０１を接続する場合は、電源用の電極パッド１０３に接続される配線１１０とダミー電極パッド１０９とが接続するように、配線１１０を形成しておけば良い。
【００３９】
又、以上の説明では、ダミー電極パッド１０９を形成すべき第２の領域を、固体撮像素子２００の形成されるチップ内に設定したが、これは固体撮像素子２００の形成されるチップ外に設定しても、電極パッド１０３の腐食を抑制することは可能である。例えば、図４に示すように、半導体基板１０１のうち、固体撮像素子２００が形成されたチップを除く領域を第２の領域として、この第２の領域に電極パッド材料が残るようにパターニングを行って、ダミー電極パッド１０９を形成しても良い。
第２の領域を、固体撮像素子２００の形成されるチップ内に設定した場合には、半導体基板１０１に形成される全ての固体撮像素子２００内において、電極パッド１０３とダミー電極パッド１０９との距離を近づけることができるため、電極パッド１０３の腐食抑制効果をより高めることができる。
【００４０】
又、ダミー電極パッド１０９をチップ内に形成した場合には、ダミー電極パッド１０９の露出面を、例えばチップ固有の情報（例えばロット番号や半導体基板番号）をマーキングするマーキング領域として利用することができるという利点もある。
【００４１】
又、以上の説明では、電極パッド１０３及びダミー電極パッド１０９の上にパッシベーション膜や平坦化膜を形成する度に開口を形成しているが、開口の形成タイミングはこれに限らない。例えば、平坦化膜１０７を形成してから開口を形成するようにしても良く、この場合でも、ダミー電極パッド１０９を形成しない場合に比べれば、電極パッド１０３の腐食を抑制することができる。
【００４２】
（第二実施形態）
本実施形態では、固体撮像素子に含まれる電極パッドの露出面の半導体基板全体に占める割合を増やす別の方法について説明する。
図５は、本発明の第二実施形態を説明するための固体撮像素子の概略構成を模式的に示す平面図である。図５において図１と同様の構成には同一符号を付してある。又、図５に示す固体撮像素子の断面模式図は、図２（ａ）において符号１０３を１０３’に変更した構成であるため、図示を省略する。
【００４３】
図５に示すように、固体撮像素子３００は、半導体基板１０１上に形成された固体撮像素子部１００と、半導体基板１０１上の固体撮像素子部１００を除く領域の所定位置に形成された電極パッド１０３’とを備える。尚、図５では、電極パッド１０３’のうち、その上方に形成されたパッド開口ｋから見える部分（露出面）だけを図示している。又、電極パッド１０３’は、固体撮像素子部１００に沿って配列されている。
【００４４】
図５中のＸ方向に配列される電極パッド１０３’のパッド開口は、そのＸ方向の長さがＸ方向に直交するＹ方向の長さよりも長く、又、図５中のＹ方向に配列される電極パッド１０３’のパッド開口は、そのＹ方向の長さがＹ方向に直交するＸ方向の長さよりも長くなっている。
【００４５】
電極パッド１０３’は、電極パッド１０３’のパッド開口が図５に示す形状になるように、電極パッド１０３’の大きさ及びパッド開口の大きさを変更する以外は、第一実施形態で説明した電極パッド１０３と全く同じ方法で製造することができる。
【００４６】
このように、電極パッドの露出面を大きくしておくことにより、パッシベーション膜、平坦化膜１０５、及び平坦化膜１０７のエッチング時や、カラーフィルタやマイクロレンズの形成時において、電極パッドの露出面の半導体基板１０１全体に占める割合が増加する。このため、エッチングガス又はエッチング液、及び現像液等によって１つの電極パッド表面に働く電池効果は弱くなり、電極パッド１０３’の腐食を抑制することができる。したがって、電極パッド１０３’のワイヤーボンディング後のシェア強度や合金化率を向上させることができ、ワイヤーボンディング不良を防ぐことができる。
【００４７】
尚、第一実施形態及び第二実施形態で説明した、固体撮像素子に含まれる電極パッドの露出面の半導体基板全体に占める割合は、０．０１〜０．０２であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第一実施形態を説明するための固体撮像素子の概略構成を模式的に示す平面図
【図２】図１に示す固体撮像素子の固体撮像素子部と電極パッド部とを併せて図示した断面模式図
【図３】電源用の電極パッドの配線接続例を示す図
【図４】ダミー電極パッドを固体撮像素子の形成されるチップ外に形成したときの半導体基板の平面模式図
【図５】本発明の第二実施形態を説明するための固体撮像素子の概略構成を模式的に示す平面図
【図６】従来のＣＣＤ型固体撮像素子の製造工程を説明するための断面模式図
【符号の説明】
【００４９】
１００  固体撮像素子部
１０１  半導体基板
１０３，１０３’  電極パッド
１０４  電荷転送電極
１０５，１０７  平坦化膜
１０６Ｒ，１０６Ｇ，１０６Ｂ  カラーフィルタ
１０８  マイクロレンズ
１０９  ダミー電極パッド
１１０  配線
１１１  アンプ回路
１１２  コンタクト部
２００，３００  固体撮像素子
【図１】
2006269592.tif 000003
【図２】
2006269592.tif 000004
【図３】
2006269592.tif 000005
【図４】
2006269592.tif 000006
【図５】
2006269592.tif 000007
【図６】
2006269592.tif 000008